水工隧洞襯砌混凝土裂縫成因分析及控制措施

祝維

摘要：裂縫是水工地下隧洞襯砌施工時經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題，如果不能對其進(jìn)行有效的處理，不僅會降低混凝土的抗?jié)B能力，還會嚴(yán)重影響到水工隧洞工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致水工隧洞無法發(fā)揮出原有的功能。所以，必須加強(qiáng)對水工隧洞襯砌施工中混凝土裂縫的成因研究，并對其做出有效的預(yù)防和控制。本文將從水工隧洞襯砌混凝土裂縫的分類出發(fā)，詳細(xì)的分析了混凝土裂縫的成因、混凝土裂縫的預(yù)防以及控制措施。

關(guān)鍵詞：水工隧洞；混凝土裂縫；形成原因；控制措施

一、水工隧洞襯砌混凝土裂縫的分類

在水工隧洞襯砌施工中，一般可以將襯砌混凝土裂縫分為細(xì)小的表層裂縫和貫穿性的有危害裂縫這兩種，無論是哪一種裂縫都必須對其進(jìn)行有效的處理，這才有助于提升水工隧道襯砌施工的整體質(zhì)量。

（一）細(xì)小的表面裂縫

細(xì)小的表面裂縫主要指的是分布在混凝土表層，而且裂縫縫隙比較細(xì)微的裂縫，這樣的裂縫通常都是沒有規(guī)律性的，而且出現(xiàn)的數(shù)量也不一定。細(xì)小的表面裂縫其縫隙一般都在1mm以下，而且長度也非常小，一半都呈現(xiàn)出閉合或輕微張開的狀態(tài)。雖然這樣的裂縫不會對其整體結(jié)構(gòu)造成很大的影響，但如果進(jìn)行有效的預(yù)防和處理，就容易影響到結(jié)構(gòu)的持久性和鋼筋的耐腐蝕性。

（二）貫穿性的有害裂縫

從字面上就可以知道，貫穿性裂縫可以貫穿到水工隧洞的整體構(gòu)造當(dāng)中，嚴(yán)重威脅到水工隧道工程的穩(wěn)定性與安全性。一般情況下，貫穿性裂縫都是單一出現(xiàn)的，其長度比較廣，主要呈現(xiàn)出張開的狀態(tài)，裂縫寬帶一般都是在1mm到5mm之間，嚴(yán)重時其寬度可以達(dá)到20mm。貫穿性有害裂縫的出現(xiàn)會蔓延至整個隧洞中，從而導(dǎo)致隧洞的滲漏情況。

二、水工隧洞襯砌混凝土裂縫的成因分析

（一）溫度降低形成的收縮裂縫

大部分的水工隧洞工程都是在較深的地層中進(jìn)行，在水泥水化后，隧洞中的溫度會有明顯的提升，即便是在冬天進(jìn)行施工，隧洞中的溫度也不會太低，這時就會出現(xiàn)混凝土中的水分蒸發(fā)和遇冷凝結(jié)的情況，如果工作人員進(jìn)行對其表明進(jìn)行簡單的維護(hù)，沒有注重進(jìn)行混凝土的內(nèi)部散熱處理，或者沒有進(jìn)行溫度變化的收縮裂縫處理，就會大大提升伸縮裂縫出現(xiàn)的概率。

（二）外部應(yīng)力效應(yīng)形成的裂縫

水工隧洞工程對其挖成洞都有著較高的要求，但水工隧洞工程的施工的時間卻比較緊迫，如果在混凝土的澆筑完成后不能進(jìn)行有效的保養(yǎng)和維護(hù)，必定會降低混凝土的使用壽命。開挖支護(hù)是混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，如果實際的施工不能準(zhǔn)確的進(jìn)行圍巖種類的分辨，又或者是不能科學(xué)的選擇鋼筋支護(hù)，就會讓圍巖承受不必要的力差，并出現(xiàn)多次重分布和毛洞變形，在外部力量的作用下混凝土就會出現(xiàn)明顯的裂縫。

（三）結(jié)構(gòu)裂縫

施工所在地的水文地質(zhì)情況對水工隧洞工程有著非常大的影響，如果在進(jìn)行水工隧洞的施工設(shè)計前，不能對其地形地質(zhì)、水文的運(yùn)行變化進(jìn)行充分的了解，就很容易導(dǎo)致設(shè)計圖紙與實際施工不相符的情況。這樣的情況下就容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，這種裂縫的裂痕機(jī)理較為理想，有著較高的可控性，容易發(fā)生改變。

三、水工隧洞襯砌混凝土裂縫的預(yù)防處理

（一）優(yōu)化混凝土配合比

為了能夠有效的避免使溫度的差異引起的裂縫，在混凝土的選擇時，必須保證混凝土的質(zhì)量符合建設(shè)施工標(biāo)準(zhǔn)，并通過多次的配比去選擇出一個最為合適的方案。同時還要配合粉煤灰或復(fù)合型的高效減水劑的使用去，改變混凝土的和易性，并降低混凝土的水化熱和干縮，從而有效的避免裂縫的出現(xiàn)。

（二）加強(qiáng)對圍巖變形監(jiān)測

在實際的施工過程中，必須嚴(yán)格的進(jìn)行圍巖變形的監(jiān)測和控制，這樣可以有效的避免因圍巖承受附加力所造成的混凝土裂痕情況。通過對有關(guān)內(nèi)容的解析和技術(shù)，準(zhǔn)確的進(jìn)行圍巖能否順利完成收斂變形的判斷，并明確出襯砌的時間，從而降低圍巖收縮變形過程中的的混凝土襯砌工作，降低裂縫的出現(xiàn)概率。此外，還要對其施工流程和施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制和監(jiān)督，例如：混凝土的攪拌、搬運(yùn)、入倉、振搗等。

（三）確保倉面無滲水干擾

避免地下水流入混凝土澆筑倉面同樣也有著預(yù)防裂縫出現(xiàn)的效果。在實際的施工中，應(yīng)該按照以疏排滲透地下水的方式去采取相應(yīng)的防御措施，并根據(jù)不同的實際情況科學(xué)的選擇預(yù)防方式，例如：對成股滲出的地下水，可以采用排水管排進(jìn)行排出，這樣就可以有效的解決滲水留倉的問題。

四、水工隧洞襯砌混凝土裂縫的控制處理

（一）表面修補(bǔ)法

表面修補(bǔ)法是一種比較常見的裂縫處理方法，它主要運(yùn)用在一些沒有對水工隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響的裂縫修補(bǔ)中。實際的施工過程主要是在混凝土裂縫表面涂抹上一層水泥漿、環(huán)氧膠泥或者是油漆、瀝青等。有時為了避免裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，還需要在其表做出粘貼玻璃纖維布等防護(hù)措施。

（二）灌漿、嵌縫封堵法

灌漿法通常都是運(yùn)用中對水工隧道整體穩(wěn)定性造成一定影響的裂縫中，對有較高防滲要求混凝土裂縫也可以使用灌漿法進(jìn)行修復(fù)。它主要是借助相關(guān)的壓力設(shè)備把膠結(jié)材料壓進(jìn)入混凝土的裂縫當(dāng)中，讓膠結(jié)材料與混凝土融為一體，從而起到封堵裂縫的效果。目前比較常見的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂、甲基丙燃酸酯等。而嵌縫法主要是沿裂縫鑿槽，并在槽中嵌入相關(guān)的止水材料，例如：聚氯乙烯膠泥、丁基橡膠、聚合物水泥砂漿等。

（三）結(jié)構(gòu)加固法

如果裂縫嚴(yán)重影響到了水工隧道襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的性能，則應(yīng)該采用結(jié)構(gòu)加固法對其進(jìn)行有效的控制處理。目前比較常見的結(jié)構(gòu)加固方式有：增大混凝土截面面積、構(gòu)件角部外包型鋼、粘貼鋼板加固、增設(shè)支點加固等。

五、結(jié)語

總的來說，造成水工隧洞裂縫出現(xiàn)的原因有很多，其預(yù)防處理過程也相比較繁瑣，但只要根據(jù)實際的施工情況采取相應(yīng)的預(yù)防措施和控制方法，就可以有效改變局面，避免裂縫的出現(xiàn)，將裂縫的水工隧洞工程的影響降到最低。

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